【文章內(nèi)容簡介】 燈控制器，要求如下： （ 1）由 3 只彩燈（發(fā)光二極管）組成圖案。 （ 2）控制紅、綠、黃一組彩燈循環(huán)閃亮，變化的規(guī)律是：紅 → 紅綠 → 綠 → 黃綠 → 黃 → 全亮 → 全滅 → 紅。 （ 3）可以調(diào)整閃亮速度的快慢。 常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程設(shè)計 共 頁 ，第 頁 3 方案 設(shè)計 近年來，由于中，大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計中更多的使用中。大規(guī)模集成電路 ， 不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡捷，而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此，彩燈控制器 總體方案設(shè)計如下： ，把復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)分解成若干個單元系統(tǒng)，單元的數(shù)目不宜太多，每個單元也不能太復(fù)雜，以方便檢修。 個單元電路由標(biāo)準(zhǔn)集成電路來組成，選擇合適的集成電路及器件構(gòu)成單元電路。 ，所有單元電路在時序上應(yīng)協(xié)調(diào)一致，滿足工作需求，相互間電氣 特性應(yīng)匹配，保證電路能正常，協(xié)調(diào)工作。 總體設(shè)計框圖 設(shè)計任務(wù)中所要求的 7 種循環(huán)方式并不復(fù)雜，用中小規(guī)模集成電路就能實現(xiàn)。本控制應(yīng)由 脈沖信號源，七進(jìn)制計數(shù)器，基本邏輯電路和彩燈 等組成，其框圖如圖 1所示： 圖 1 彩燈控制器框圖 總體設(shè)計原理 該設(shè)計電路由脈沖信號源提供時間脈沖給七進(jìn)制計數(shù)器，再由七進(jìn)制計數(shù)器的輸出經(jīng)過譯碼器和基本邏輯電路來實現(xiàn)彩燈的七種循環(huán)方式。其實現(xiàn)電常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程設(shè)計 共 頁 ，第 頁 4 路如下圖 2所示： VCCOUTU15 5 5 _ T I M E R _ R A T E DGNDDISRSTTHRCONTRIR15kΩK e y = A50%R247kΩR339kΩC11 0 u F123V C C5VC21 0 n F4U27 4 L S 1 6 0 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U37 4 L S 1 3 8 NY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5U 4 A7 4 L S 0 0 NU 5 A7 4 L S 1 0 NU 6 A7 4 L S 2 0 N8769V C CU 5 B7 4 L S 1 0 N101213141511L E D 1 L E D 2L E D 3161718R4500ΩR5500ΩR6500Ω19 20 2150 圖 2 總體設(shè)計 元 件 555 定時器 555 定時器是設(shè)計電路中脈沖信號源的核心原件。它是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測電路中。本設(shè)計電路就運(yùn)用了它的前一個特點(diǎn)：信號的產(chǎn)生和變換。 定時器有雙極型和 COMS 兩種類型的產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)區(qū)別。一般來說，雙極型定時器的驅(qū)動能力較強(qiáng)，電源電壓范圍為 5V16V，最大負(fù)載電流可達(dá)到 200MA。而 CMOS 定時器的電源電壓范圍為318V，最大負(fù)載電流 在 4MA 以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。 1．電路結(jié)構(gòu) 555 定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器 C1 和 C簡單 SR 鎖存器、放電三極管 T 以及緩沖器 G 組成，其 外 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 3 圖 4 所示。 常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程設(shè)計 共 頁 ，第 頁 5 圖 3 。 555 定時器內(nèi)部圖 圖 4. 555 定時器外部引腳圖 2．工作原理 電壓 比較器的參考電壓由三只 5KΩ 的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器 A1 同相比較端和低電平比較器 A2 的反相輸入端的參考電平為和。A1 和 A2 的輸出端控制 RS 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入 信號輸入并超過 Vcc/3 時，觸發(fā)器復(fù)位， 555 的輸出端 3 腳輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2 腳輸入并低于 2Vcc/3 時，觸發(fā)器置位， 555 的 3 腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。 是復(fù)位端，當(dāng)其為 0 時， 555 輸出低電平。平時該端開路或接 VCC。 Vc 是控制電壓端（ 5 腳），平時輸出作為比較器 A1 的參考電平，當(dāng) 5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個 的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 T 為放電管，當(dāng) T 導(dǎo)通時，將給接于腳 7 的電容器提供低阻放電電路。 常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程設(shè)計 共 頁 ，第 頁 6 綜上所述，可得 555 定時器功能表，如下表 1所示： 輸 入 輸出 閾值輸入（ Vi1） 觸發(fā)輸入（ Vi2） 復(fù)位（ ) 輸出（ V0） 放電管 T X X 0 0 導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/3 1 1 截止 2Vcc/3 Vcc/3 1 0 導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/3 1 不變 不變 定時器的應(yīng)用 （ 1） .構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于 TTL 系統(tǒng)的接口，整形電路等。 （ 2） .構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路。 （ 3） .構(gòu)成單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器，用于定時延時整形等。 555 定時器應(yīng)用電路采用這 3 種方式中的一種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如：定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、自動控制電路和頻率變換電路等。本設(shè)計應(yīng)用 的就是 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生脈沖信號發(fā)生器。 計數(shù)器芯片 74LS160 計數(shù)器是最常用的時序電路之一，它們不僅可用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)，還可用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。計數(shù)器的種類不勝枚舉，按觸發(fā)器動作分類，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按計數(shù)數(shù)值增減分類，可分為加計時器、減計數(shù)器和可逆計數(shù)器；按編碼分類 ，又可分為二進(jìn)制碼計數(shù)器、 BCD 碼計數(shù)器、循環(huán)碼計數(shù)器。 本設(shè)計使用的是計數(shù)器 74LS它是一種典型的高性能、低功耗COMS 4 位同步二進(jìn)制加計數(shù)器，它可在 ~ V 電源電壓范圍內(nèi)工作，其所有邏輯輸入端都可耐受高達(dá) V的電壓，因此，在電源電壓為 V 時常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程設(shè)計 共 頁 ，第 頁 7 可直接與 5 V 供電的 TTL 邏輯電路接口。它的工作速度很高，從輸入時鐘脈沖 CP 上升沿到 Q n 輸出的典型延時時間僅 ns ， 最高時鐘工作頻率可達(dá) 200 MHz 。 下圖 6 所示是 74LS160 的內(nèi)部邏輯圖，除了同步二進(jìn)制計數(shù)功能外，電路還具有并行數(shù)據(jù)的同步預(yù)置功能。芯